بطور کلی وخلاصه:در مورد چگونگی تخریب وریزش وفروپاشی سازه ها بصورت :درجا وعمودی:
الف: تخریب سازه ها بصورت مطالعه و محاسبه براساس "روابط مهندسی تخریب " -شاخه ای از علم مهندسی سازه است که بصورت تخصصی وبا تلفیقی از محاسبات سازه وشناخت علمی توان وظرفیت انفجاری مواد شیمیایی -باین مسئله -می پردازد.
مواد منفجره شیمیایی بصورت:صمغ (A-B-...دینامیت-خمیرهای انفجاری -...) در نقاط مطالعه ومحاسبه شده وبرحسب ظرفیت ومیزان تخریب محاسباتی -جاسازی می شوند.این روشها معمولا درمواقعی بکار میروندکه در طرحهای توسعه شهری شهرسازان-سازه هایی بز سر راه مراکز پیش بینی طرح توسعه شهرساز در طرحهای متمم واصلاحی قرار گرفته باشند. لذا گاه چاره ای جز حذف وبرداشت انها نیست. نمونه ای از این دست در طرح توسعه ضروری :رینگ وحومه حرم امام رضا (ع) در مشهد -یا متروی تهران -وتوسعه تهران درحال حاضر شاهد بوده ایم.
بدیهی است برداشت وتخریبات مذکور باید بگونه مهندسی تخریب وکاملا دقیق توسط کارشناسان صلاحیت دار ابن رشته انجام پذیرد تا به همسایگان ومحیط اطراف این سازه صدمات جانی ومالی دراثر پرتاب نخاله ها وفطعات ناشی از انفجار وارد نشود.
بطور بسیار فشرده وخلاصه وبدون وارد شدن درجزییات ومحاسبات -که درخور وحوصله این مقاله نیست-معمولا نقاط نصب مواد وچاشنی هایانفجاری درگره ها وقیدها واتصالات اصلی وحوزه هایی از اعضاء که زودتر وارد منطقه "خمیری(پلاستیک) " ودرنتیجه درگیر شکل گیری مفاصل پلاستیک می شوند ودرمحاسبات دقیق مشخص می گردند"نصب" می شوند. بدیهی است براساس انچه درنمودارهای ازمایشگاهی :HOOK مشخص است سرعت تغیرشکل عضو از مرحله خمیری بسوی نقطه گسیختگی:RAPTURE وانهدام :COLLAPSE ناگهانی وزیاد وبدون احتیاج باعمال نیروی زیاد ودراثر پایین امدن ظرفیت مقاومتی اعضاء اصلی سازه وفاکتور :ضریب اطمینان : SAFETY- FACTOR صورت می گیرد.
لذا پروسه وفرایندی موسوم به:"تخریب پیش رونده
rogressive Collapse" شکل می پذیرد.{درایین نانمه انگلستان :British standard B.S Code وامریکا به تفصیل بحث شده است}. بطور خلاصه: شروع این روند با کمانش قائم ستونها به بیرون (دفلکسیون عمودی)وشکم دادگی وخمشی (دفلکسیون افقیdefflection) وهمان "کاهش وافت سریع ظرفیت باربری پلها وتیرچه ها وارکان باربر "دیافراگم سقف ها" وبه تبع ان -تغیر شکل زیاد ودرنهایت :گسیختگی وانهدام -صورت می پذیرد.
با تخریب دیافراگم سقف بالاترین طبقه سازه وفرو ریزش حجم بزرگی از آوار آن بر طبقه پایین تر -بارضربه ای بسیار بالاتر از تحمل دیافراگم سقف مذکور -بعبارت ساده: "کمر صفحه انرا شکسته وخرد می کند". وروند وپروسه -بصورت عمودی تا پایین ودرهرلحظه سریعتر (افزایش بارهای ضربه ای تخریب)-سازه را درجا وعمودی منهدم وcollapse
می کند.
ب- در سازه هایی که دراثر :حریق واتش سوزی واتفاقات معمول -دچار تخریب عمودی می شوند عوامل مهمی مثل:نوع استفاده وبارگذاری (DL+LL) سازه (مسکونی-تجاری-صنعتی و...) وبالا رفتن درجه حرارت حریق-ونوع سازه (بتن مسلح یا اسکلت فولادی) بسیار موثرند. معمولا تحمل سازه های بتنی بعلت COVER وپوشش 2.5 تا3 سانتیمتر بتن روی میله گردها در تاخیر در رسیدن فولاد به حد تسلیم درتنشهای حرارتی از سازه های فولادی بیشتر است(ترکیدن وورقه ورقه شدن پوسته وکاوربتن دور میله گردها زمان می برد). فولاد ستونها وپلهای اصلی وباربر دراثر تنشهای حرارتی با تقلیل وافت سریع "ظرفیت ومقاومت وباربری "-گاه تا حدود50 تا70 درصد !بسرعت از حالت الاستیک عبور کرده وارد مرحله پلاستیک شده ودر حوزه خمیری بدون نیاز به اعمال نیرو دچار تغیر شکلهای بزرگ می گردد واین شروع وآغاز :" پروسه تخریب پیشروندهrogressive collapse" می باشد. سقفها بخصوص وطبقات سازه با حرکتی :"دومینو مانندomino دراثر تبدیل انرژی پتانسیل مومنتوم اولیه به سینتیک در حرکتی اتصالی -بروی هم " در می غلتند ومی خوابند.ومانند تخریب برجهای تجارت جهانی پس از ایجاد ضربه وانرژی مومنتم اولیه -وشروع فرایند حرکت -با تسلیم اعضای دیافراگم سقف نخست -وپروسه تخریب یش رونده وسقوط ان بروی سقف پایین تر وبالطبع افزایش بار سرعت تخریب وفروپاشی بصورتی سریع وتصاعدی -بطور عمودی تمام سقفها ودرکل سازه را بانهدام وفروپاشی سوق می دهد.
ج- سازه ساختمان پلاسکو : تا جایی که خودمن درسالهای ساخت آن(1342-1341) -زمانی که دانش آموز راهنمایی درتهران بودم ویاددارم اولین سازه اسکلت فلزی بلند در کل کشور در17 طبقه بود که بصورت قابهای خمشی واتصالات صلب ونیمه صلب وطاقهای ضربی سقفها -ساخته شد. بعدها با تکمیل آیین نامه پراکنده ومحدود 519 ایران وبازبینی ومقابله آن باایین نامه های امریکا واروپا واستعانت از مفاد انها با تعبیه بادبندها:bracing اصلاحاتی صورت گرفت. دران زمان بنده بیاد دارم هنوز درایران خبری از :تعبیه:دیوار برشی بتنی-دیواربرشی ورق فولادی-سیستم های دمپینگ ومیرا کننده ویسکوز وغیر ویسکوز و...نبود.(حتی رایانه ونرم افزار های محاسباتی موجود نبود!). حتی ابزار محاسباتی ما تا1352 خط کش محاسبه وماشین حساب (درنهایت) وتحلیل های دستی قابها بود. موارد موثر دیگر دیگر که بنظرم باید یاد اوری نمایم:
1-ملزم نمودن مالکان وسازندگان سازه های بالاتر از حداقل 6 طبقه به بالابه:تعبیه ونصب:پله فرار اضطراری-و-نصب سیستمهای اطفاءحریق هوشمند ابفشان وسقفی در تمام سقفهای هرطبقه تا قبل از گسترش حریق با ابفشانی گسترده انرا خاموش کنند.-توسط دستگاههای مسئول وصلاحیت دار :اداره مهندسی ونظارت شهرداریها-نظام مهندسی -است. که برخلاف امروزه که اجباری ونظارت ودر صدور پایانکار بررسی وبازدید می شود در انزمان هیچ کدام ازاین دستگاههای فوق الذکر با شرح وظایف فعلی وجود نداشتند.
2-مقادیر بارگذاری مجاز :مرده وزندهL+LL-سقفها برای تجاری که درانزمان بعلت نبودن چنین دستگاههایی ومقررات ملی ساختمان -به نظر بنده :شاید بغیر از طبقات منفی صفر وصفرصفر که مشد بعنوان دپووانبار کالا مورد استفاده باشد-بارگذاری صبقات فوقانی برای دفاتر شرکتها-مطب ها-ویا حداکثر مغازه ها وفروشگاههای معمولی با حداکثر ظرفیت دپوی کالاهای تولیدی سبک(روی سقف های ضربی)تا نصف ارتفاع اطاق-درحد:1000-800 Kg/m^2 بوده است -نه تبدیل تمام طبقات به تولیدی وتجاری با حداکثر بار وظرفیت نگهداری کالا تا زیر سقف.
3-وزن احناسی مانند :منسوجات وتولید پوشاک:الیاف-نخی -پنبه ای-کتان-پولیمرها-...اگرچه درحالت خشک شاید چندان سنگین نباشند-اما همین تولیدات وقتی دراب خیس بخورند وفضای بین ملکولی بافت انها ازاب اشباع گردد -وزن انها به 2 تا2.5 برابر افزایش می یابد-مثل وقتی که شما یک ژاکت کاموای سبک را بشویید وبرای خروج از اب وپهن کردن ان برای خشک کردن بعلت سنگین شدن ان بسختی قادر به حمل ان خواهید بود!.
4- درنهایت بنظر میرسد(نظر شخصی است وشما دررد یا پذیرش ان مختار هستید):با توجه به کلیه موارد بند-ج که بعرض رسیدند: نبودن سیستم هوشمند سقفی اطفاء حریق-ورسیدن اعضاءفولادی وباربر سازه به حد تسلیم وگسیختگی -وایجاد فرایند "تخریب پیش رونده" -وسنگینی شدن کالاها بعلت جذب بالای اب (با فشارزیاد جهت اطفاءحریق درطول چند ساعت مداوم)-وریزش ضربه ای بار سقفهای بالاتر روی طبقات پایین تر -روند "دومینو" مانند تخریب را بصورت عمودی ودرجا "تصاعدی" سرعت بخشیده است.
درخاتمه:باید یاد وخاطره شهدای آتش نشان را که مردانه ایستادند وبا نثار جان خویش جلوی تلفات انسانی ومالی به همسایگان سازه وشهروندان را گرفتند -همیشه زنده نگهداریم-وبه روان این قهرمانان درود بفرستیم. یادشان جاودانه.
بند ب:افت سریع ظرفیت باربری ومقاومت مجاز فولاد درحریق
تخریب پیش رونده عمودی :بندهای الف-و-ج
الف: تخریب سازه ها بصورت مطالعه و محاسبه براساس "روابط مهندسی تخریب " -شاخه ای از علم مهندسی سازه است که بصورت تخصصی وبا تلفیقی از محاسبات سازه وشناخت علمی توان وظرفیت انفجاری مواد شیمیایی -باین مسئله -می پردازد.
مواد منفجره شیمیایی بصورت:صمغ (A-B-...دینامیت-خمیرهای انفجاری -...) در نقاط مطالعه ومحاسبه شده وبرحسب ظرفیت ومیزان تخریب محاسباتی -جاسازی می شوند.این روشها معمولا درمواقعی بکار میروندکه در طرحهای توسعه شهری شهرسازان-سازه هایی بز سر راه مراکز پیش بینی طرح توسعه شهرساز در طرحهای متمم واصلاحی قرار گرفته باشند. لذا گاه چاره ای جز حذف وبرداشت انها نیست. نمونه ای از این دست در طرح توسعه ضروری :رینگ وحومه حرم امام رضا (ع) در مشهد -یا متروی تهران -وتوسعه تهران درحال حاضر شاهد بوده ایم.
بدیهی است برداشت وتخریبات مذکور باید بگونه مهندسی تخریب وکاملا دقیق توسط کارشناسان صلاحیت دار ابن رشته انجام پذیرد تا به همسایگان ومحیط اطراف این سازه صدمات جانی ومالی دراثر پرتاب نخاله ها وفطعات ناشی از انفجار وارد نشود.
بطور بسیار فشرده وخلاصه وبدون وارد شدن درجزییات ومحاسبات -که درخور وحوصله این مقاله نیست-معمولا نقاط نصب مواد وچاشنی هایانفجاری درگره ها وقیدها واتصالات اصلی وحوزه هایی از اعضاء که زودتر وارد منطقه "خمیری(پلاستیک) " ودرنتیجه درگیر شکل گیری مفاصل پلاستیک می شوند ودرمحاسبات دقیق مشخص می گردند"نصب" می شوند. بدیهی است براساس انچه درنمودارهای ازمایشگاهی :HOOK مشخص است سرعت تغیرشکل عضو از مرحله خمیری بسوی نقطه گسیختگی:RAPTURE وانهدام :COLLAPSE ناگهانی وزیاد وبدون احتیاج باعمال نیروی زیاد ودراثر پایین امدن ظرفیت مقاومتی اعضاء اصلی سازه وفاکتور :ضریب اطمینان : SAFETY- FACTOR صورت می گیرد.
لذا پروسه وفرایندی موسوم به:"تخریب پیش رونده
rogressive Collapse" شکل می پذیرد.{درایین نانمه انگلستان :British standard B.S Code وامریکا به تفصیل بحث شده است}. بطور خلاصه: شروع این روند با کمانش قائم ستونها به بیرون (دفلکسیون عمودی)وشکم دادگی وخمشی (دفلکسیون افقیdefflection) وهمان "کاهش وافت سریع ظرفیت باربری پلها وتیرچه ها وارکان باربر "دیافراگم سقف ها" وبه تبع ان -تغیر شکل زیاد ودرنهایت :گسیختگی وانهدام -صورت می پذیرد.با تخریب دیافراگم سقف بالاترین طبقه سازه وفرو ریزش حجم بزرگی از آوار آن بر طبقه پایین تر -بارضربه ای بسیار بالاتر از تحمل دیافراگم سقف مذکور -بعبارت ساده: "کمر صفحه انرا شکسته وخرد می کند". وروند وپروسه -بصورت عمودی تا پایین ودرهرلحظه سریعتر (افزایش بارهای ضربه ای تخریب)-سازه را درجا وعمودی منهدم وcollapse
می کند.
ب- در سازه هایی که دراثر :حریق واتش سوزی واتفاقات معمول -دچار تخریب عمودی می شوند عوامل مهمی مثل:نوع استفاده وبارگذاری (DL+LL) سازه (مسکونی-تجاری-صنعتی و...) وبالا رفتن درجه حرارت حریق-ونوع سازه (بتن مسلح یا اسکلت فولادی) بسیار موثرند. معمولا تحمل سازه های بتنی بعلت COVER وپوشش 2.5 تا3 سانتیمتر بتن روی میله گردها در تاخیر در رسیدن فولاد به حد تسلیم درتنشهای حرارتی از سازه های فولادی بیشتر است(ترکیدن وورقه ورقه شدن پوسته وکاوربتن دور میله گردها زمان می برد). فولاد ستونها وپلهای اصلی وباربر دراثر تنشهای حرارتی با تقلیل وافت سریع "ظرفیت ومقاومت وباربری "-گاه تا حدود50 تا70 درصد !بسرعت از حالت الاستیک عبور کرده وارد مرحله پلاستیک شده ودر حوزه خمیری بدون نیاز به اعمال نیرو دچار تغیر شکلهای بزرگ می گردد واین شروع وآغاز :" پروسه تخریب پیشرونده
rogressive collapse" می باشد. سقفها بخصوص وطبقات سازه با حرکتی :"دومینو مانندomino دراثر تبدیل انرژی پتانسیل مومنتوم اولیه به سینتیک در حرکتی اتصالی -بروی هم " در می غلتند ومی خوابند.ومانند تخریب برجهای تجارت جهانی پس از ایجاد ضربه وانرژی مومنتم اولیه -وشروع فرایند حرکت -با تسلیم اعضای دیافراگم سقف نخست -وپروسه تخریب یش رونده وسقوط ان بروی سقف پایین تر وبالطبع افزایش بار سرعت تخریب وفروپاشی بصورتی سریع وتصاعدی -بطور عمودی تمام سقفها ودرکل سازه را بانهدام وفروپاشی سوق می دهد.ج- سازه ساختمان پلاسکو : تا جایی که خودمن درسالهای ساخت آن(1342-1341) -زمانی که دانش آموز راهنمایی درتهران بودم ویاددارم اولین سازه اسکلت فلزی بلند در کل کشور در17 طبقه بود که بصورت قابهای خمشی واتصالات صلب ونیمه صلب وطاقهای ضربی سقفها -ساخته شد. بعدها با تکمیل آیین نامه پراکنده ومحدود 519 ایران وبازبینی ومقابله آن باایین نامه های امریکا واروپا واستعانت از مفاد انها با تعبیه بادبندها:bracing اصلاحاتی صورت گرفت. دران زمان بنده بیاد دارم هنوز درایران خبری از :تعبیه:دیوار برشی بتنی-دیواربرشی ورق فولادی-سیستم های دمپینگ ومیرا کننده ویسکوز وغیر ویسکوز و...نبود.(حتی رایانه ونرم افزار های محاسباتی موجود نبود!). حتی ابزار محاسباتی ما تا1352 خط کش محاسبه وماشین حساب (درنهایت) وتحلیل های دستی قابها بود. موارد موثر دیگر دیگر که بنظرم باید یاد اوری نمایم:
1-ملزم نمودن مالکان وسازندگان سازه های بالاتر از حداقل 6 طبقه به بالابه:تعبیه ونصب:پله فرار اضطراری-و-نصب سیستمهای اطفاءحریق هوشمند ابفشان وسقفی در تمام سقفهای هرطبقه تا قبل از گسترش حریق با ابفشانی گسترده انرا خاموش کنند.-توسط دستگاههای مسئول وصلاحیت دار :اداره مهندسی ونظارت شهرداریها-نظام مهندسی -است. که برخلاف امروزه که اجباری ونظارت ودر صدور پایانکار بررسی وبازدید می شود در انزمان هیچ کدام ازاین دستگاههای فوق الذکر با شرح وظایف فعلی وجود نداشتند.
2-مقادیر بارگذاری مجاز :مرده وزندهL+LL-سقفها برای تجاری که درانزمان بعلت نبودن چنین دستگاههایی ومقررات ملی ساختمان -به نظر بنده :شاید بغیر از طبقات منفی صفر وصفرصفر که مشد بعنوان دپووانبار کالا مورد استفاده باشد-بارگذاری صبقات فوقانی برای دفاتر شرکتها-مطب ها-ویا حداکثر مغازه ها وفروشگاههای معمولی با حداکثر ظرفیت دپوی کالاهای تولیدی سبک(روی سقف های ضربی)تا نصف ارتفاع اطاق-درحد:1000-800 Kg/m^2 بوده است -نه تبدیل تمام طبقات به تولیدی وتجاری با حداکثر بار وظرفیت نگهداری کالا تا زیر سقف.
3-وزن احناسی مانند :منسوجات وتولید پوشاک:الیاف-نخی -پنبه ای-کتان-پولیمرها-...اگرچه درحالت خشک شاید چندان سنگین نباشند-اما همین تولیدات وقتی دراب خیس بخورند وفضای بین ملکولی بافت انها ازاب اشباع گردد -وزن انها به 2 تا2.5 برابر افزایش می یابد-مثل وقتی که شما یک ژاکت کاموای سبک را بشویید وبرای خروج از اب وپهن کردن ان برای خشک کردن بعلت سنگین شدن ان بسختی قادر به حمل ان خواهید بود!.
4- درنهایت بنظر میرسد(نظر شخصی است وشما دررد یا پذیرش ان مختار هستید):با توجه به کلیه موارد بند-ج که بعرض رسیدند: نبودن سیستم هوشمند سقفی اطفاء حریق-ورسیدن اعضاءفولادی وباربر سازه به حد تسلیم وگسیختگی -وایجاد فرایند "تخریب پیش رونده" -وسنگینی شدن کالاها بعلت جذب بالای اب (با فشارزیاد جهت اطفاءحریق درطول چند ساعت مداوم)-وریزش ضربه ای بار سقفهای بالاتر روی طبقات پایین تر -روند "دومینو" مانند تخریب را بصورت عمودی ودرجا "تصاعدی" سرعت بخشیده است.
درخاتمه:باید یاد وخاطره شهدای آتش نشان را که مردانه ایستادند وبا نثار جان خویش جلوی تلفات انسانی ومالی به همسایگان سازه وشهروندان را گرفتند -همیشه زنده نگهداریم-وبه روان این قهرمانان درود بفرستیم. یادشان جاودانه.
بند ب:افت سریع ظرفیت باربری ومقاومت مجاز فولاد درحریق
تخریب پیش رونده عمودی :بندهای الف-و-ج